[發(fā)明專利]基于最小臨界覆巖保護(hù)層厚度下的最優(yōu)充實率設(shè)計方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210220170.5
• 申請日: 2022-03-08
• 公開（公告）號: CN114547911B
• 公開（公告）日: 2023-02-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張云;劉永孜;來興平;張雷銘;萬培烽;張楠;單鵬飛;涂宇航;吳龍泉
• 申請（專利權(quán)）人: 西安科技大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;E21F15/00;G06N3/04
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所 61213
• 代理人: 馬鳳云

本發(fā)明提供了一種基于最小臨界覆巖保護(hù)層厚度下的最優(yōu)充實率設(shè)計方法，主要包括：獲取礦區(qū)充填開采工作面采高、阻隔層厚度，測試煤巖體、水蒸氣的物理力學(xué)參數(shù)，收集多個礦區(qū)充填開采工作面參數(shù)；建立矸石重金屬離子頂板遷移模型，借助MATLAB軟件進(jìn)行多元回歸分析確定最小臨界覆巖保護(hù)層厚度h″；并基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型得到工作面采高M(jìn)、充實率以及覆巖保護(hù)層厚度h″與阻隔層厚度H的比例的關(guān)系；結(jié)合工作面實際參數(shù)與臨界覆巖保護(hù)層厚度h″計算得到工作面最優(yōu)充實率。本發(fā)明通過設(shè)計合理的臨界覆巖保護(hù)層厚度，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型計算得到工作面最優(yōu)充實率，能有效防止矸石固體充填采空區(qū)時對含水層造成的污染，實現(xiàn)對矸石的有效利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于最優(yōu)充實率設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于最小臨界覆巖保護(hù)層厚度下的最優(yōu)充實率設(shè)計方法。

背景技術(shù)

矸石作為煤炭開采和分選過程中排放的固體廢物，其回收利用問題和占用土地資源問題越發(fā)受到重視，因而矸石固體充填技術(shù)不斷的得到推廣與應(yīng)用，但伴隨著矸石作為充填材料充入采空區(qū)，矸石中的重金屬離子在潮濕的環(huán)境中大量析出，并隨著水分子的蒸發(fā)沿著頂板裂隙端部向上滲透遷移，將會對礦區(qū)具有供水意義的水資源造成一定的影響，目前尚未發(fā)現(xiàn)有效的治理方法。因此，確定最小臨界覆巖保護(hù)層厚度以及矸石固體充填工作面的最優(yōu)充實率,對地下水資源的保護(hù)、矸石資源的利用具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于最小臨界覆巖保護(hù)層厚度下的最優(yōu)充實率設(shè)計方法，獲取礦區(qū)充填開采工作面采高、阻隔層厚度，測試煤巖體、水蒸氣的物理力學(xué)參數(shù)，收集多個礦區(qū)充填開采工作面參數(shù)，建立矸石重金屬離子頂板遷移模型，利用多元回歸分析確定最小臨界覆巖保護(hù)層厚度h″，并基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型得到工作面采高M(jìn)、充實率以及覆巖保護(hù)層厚度h″與阻隔層厚度H的比例的關(guān)系；結(jié)合工作面實際參數(shù)與臨界覆巖保護(hù)層厚度h″計算得到工作面最優(yōu)充實率，有效的防治矸石充填采空區(qū)時矸石重金屬離子滲透遷移對上覆含水層的污染，保護(hù)地下水環(huán)境，提高矸石利用率，便于推廣使用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：基于最小臨界覆巖保護(hù)層厚度下的最優(yōu)充實率設(shè)計方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、獲取多個礦區(qū)含水層下充填開采工作面采高M(jìn)和阻隔層厚度H，其中，阻隔層厚度H即礦區(qū)含水層距煤層的距離；

同時收集多個礦區(qū)矸石固體充填開采工作面的充實率以及覆巖保護(hù)層厚度h″與阻隔層厚度H的比例其中，覆巖保護(hù)層厚度h″為采動造成的裂隙頂部位置距含水層的距離；

采集待測充填開采工作面煤巖體巖樣，測試待測煤巖體巖樣的物理力學(xué)參數(shù)，所述測試煤巖體巖樣的物理力學(xué)參數(shù)包括巖樣密度ρ、巖樣孔隙率和巖樣滲透率k；

測試待測充填開采工作面內(nèi)水蒸氣的物理性質(zhì)，所述充填開采工作面內(nèi)水蒸氣的物理性質(zhì)包括水蒸氣可壓縮性c′和水蒸氣動力黏度m；